切断的端部表面的改进方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属成形，尤其涉及一种改善在顺序成形机中成形的坯料的剪切端面的表面光洁度的方法。
【背景技术】
[0002]典型地，顺序成形机将线材剪切成圆柱形的坯料，将所述坯料在该顺序成形机中从一个工位传送到另一个工位。通常，坯料在连续的工位处通过凹凸模逐渐地再成形以获得期望的最终部件构造。原始坯料的端面通常具有表面光洁度相对粗糙的特点。由于坯料的端面被工位中的工具冲击或者支撑，因此消除了一些原始的表面粗糙度。然而，即使坯料在再成形的冲击中承受了大的挤压力，但剪切的端部表面仍会具有残存的表面粗糙度。所产生的表面粗糙度可能由于成品部件的预期功能或出于审美的原因而无法满足一些应用情况。人们长期以来感到需要一种简单、有效的方法以便能够在顺序成形机中成形的金属坯料的剪切形成的端部表面区域中获得光滑的表面光洁度。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种极大地改善了顺序成形机中的剪切坯料的端部的表面光洁度的方法。所述方法涉及一系列步骤，其中，使端部表面受力成形为非平面的构造，随后使所述端部表面形成逆变的构造，随后再将所述端部表面选择性地整平。在优选的实施例中，第一冲击使端面受力形成凹形构造，在顺次的工位中使端面受力形成凸形构造。
[0004]如所公开的那样，执行辅助步骤以有助于端面在凹形阶段和凸形阶段之间的转换。坯料的与其端部相邻的部分逐渐变细成锥形，使得在形成为凸形之前所述坯料在端面处最细。该锥形有利地确保了所述坯料端部的材料在其进行再成形时不会径向地受限从而在凸模周围形成飞边。将端面从凹形转化为凸形的工具或凸模具有独特的中央透气孔，其用于排出油/冷却液和/或空气，由此使得这些流体不会妨碍坯料端部的材料与工具面紧致地配合。在坯料的端部表面从原始的剪切平面再成形为凹形并且随后再成形为凸形之后，最终优选地将所述端部表面平整以便获得优质的光洁度。
【附图说明】
[0005]图1示出了由线盘或线条剪切成的坯料的侧视图；
[0006]图2示出了第一成形冲击后的坯料；
[0007]图3示出了第二成形冲击后的坯料；
[0008]图4示出了第三成形冲击后的坯料；以及
[0009]图5为用于实施本发明的方法的顺序成形机的若干工位的略为示意性的局部平面图。
【具体实施方式】
[0010]图5示出了顺序成形机10的包括切断工位11以及若干规则地间隔开的工位12至工位14的多个部分。工位12至14中的每个工位都具有一对相对的凹凸模保持部16、17。凹模保持部17固定地装在模膛或模托(其示意性地由附图标记18示出)上，凸模保持部16安装在压头或滑块(其示意性地由附图标记19示出)上。
[0011]参考图1以及图5的最右边，在切断工位11处，从线盘给料、或偶尔地从细长棒料剪下钢、紫铜、黄铜、铝或其他金属材质的大体圆柱形的金属坯料20。坯料20的头部剪切端面和尾部剪切端面21为标称平面状并且对坯料的轴线而言呈横向。通常地，坯料20定向成使得其轴线平行于连续工位12至14的轴线，并且平行于滑块19的往复运动的轴线，所述坯料被传送至所述连续工位。同样通常地，未示出的机械转送装置在压头19的往复运动的一个周期期间将坯料20从切断工位11传送到工位12至14。
[0012]如图1略为夸张地示出的那样，坯料20的剪切端面21偏离真平面，原因在于坯料与剪切装置的刃口接触的部位会轻微地变圆。此外，由于固体材料的特性，剪切端面21的主要区域由于坯料材料的断裂而略为粗糙。
[0013]在普通的现有技术的实践中，当坯料在连续工位中顺序形变成期望的最终形状时，剪切端面21的粗糙的表面光洁度会略为改善。这种附带的表面光洁度的改善能够满足许多应用情况，但是这样的光洁度在剪切端面区域需要高质量的表面光洁度或平滑度的情况下不能令人满意。甚至在所施加的成形压力到达极限时也会如此。经验表明，甚至在成形压力非常高时，剪切表面也会无法与工具表面完美地配合，并且将会保持其原始表面的至少一定程度的不平整度。
[0014]从切断工位11开始，坯料20被传送到第一工位12。凹凸模组件26、凹凸模组件27设置成使得桶状的坯料20的两个端部21变细成锥形，使得坯料在两端处的外直径在趋近坯料的端面21的同时逐渐变小。在上述的锥形具有简单的角度的情况下，在坯料20每侧的角度α (图2)可处于约3度到约15度的范围内，优选地所述角度约为4.5度。此外，当压头19到达图5中的向前的静止位置时，凹凸模组件工具26、27使端面20形成为凹形。在所示实施例中，凹形的端面通过凹凸模组件26、27形成，以使该凹形的端面为与坯料的轴线同轴的浅圆锥面的形式。锥角β (图2)可以处于约3度到约10度的范围内，优选地所述锥角为5度。在第一工位12处的成形动作是镦锻与挤出的组合，镦锻导致坯料20的中部直径增加，而在挤出中，坯料的端部直径由圆柱形的坯料20的原始直径缩减。优选地，在前静止点处的工具26、27围成略大于坯料的体积的空间，使得加工空间不被完全填满，并且位于坯料的端面和坯料的侧壁之间的拐角具有小的半径。
[0015]坯料20被传送第二工位13，在此处凹凸模工具31、32构造成用于逆变坯料端面的凹形构造。工具31、32使坯料端面20成形为浅度的凸形形状。优选地，这些形状为与坯料轴线同轴的浅圆锥面的形式，例如在每侧沿角度约3度到约10度、并且优选地为5度的Θ角(图3)的线延伸。
[0016]由位于该工位13的前静止点处的凹凸模工具31、32形成的腔体的容积(类似于第一工位12的情况)略大于坯料20的体积。在第一工位处形成的锥形的坯料端部使得坯料端面21能够在该第二工位13处在几乎无限制的情况下径向向外地自由镦锻，从而避免了在约束端面21的工具和包围坯料侧壁的工具之间产生飞边。
[0017]凹凸模工具31、32的独特特征在于，在坯料端面的中央布置有小的中央轴向透气孔33，亦即在坯料和工具的中央轴线上布置有小的中央轴向透气孔。透气孔33允许空气、冷却液和/或润滑液从工具31、32与相应的坯料端面20之间的初始空间溢出。透气孔33的直径小于1/32英寸，并且优选地为0.6mm或0.024mm。否则这些流体将由于在端面20外周处形成的密封而被困在工具与坯料之间，这将阻止坯料端面通过工具适当地再成形。
[0018]具有凸形端面的坯料20被传送至第三工位14，在该处端面由凹凸模元件36、37进行整平而形成为垂直于坯料轴线的平面(图4)。如前面那样，工具36、37形成的腔体空间优选地略大于坯料的体积。
[0019]本发明发现，所公开的将坯料端面首先成形为凹形、然后成形为凸形、随后最终优选地成形为平面的方法极大地改善了坯料端面的表面光滑度。还发现的是，所公开的方法(例如)能够使钢材获得Rz = 16或更小的表面光洁度(在ISO 468-1982 (F)的标准下)。由此，与坯料直接成形为期望的形状时通常出现的情况相比，所述表面的功能性和/或美观性显著改善。
[0020]虽然本发明被公开为应用于坯料的两个端部，但在成形机中成形的一些成品可以仅要求或得益于只将坯料的一个端面处理成所公开的凹形/凸形表面的再成形构造。这样的示例中的工位可以用于将坯料相对的端部朝着最终构造成形。虽然不一定如上文所述的方法一样有效，但还是可以将使端面从其原始的剪切而成的平坦状态再成形为略微非平面构造的顺序逆变，使得坯料在最初时被加工成使得剪切端面形成为凸形，然后所述坯料被加工成使得端面形成为凹形，然后再加将所述端面整平。
[0021]应该明了的是，本公开是通过示例的方式描述的，在不偏离本公开所包含的教导的合理范围的情况下可以通过细节的增加、修改或者删减来做出各种改变。本发明由此不局限于本公开的具体细节，而是必然仅限于下文的权利要求的范围。
【主权项】
1.一种改善顺序成形机中的圆柱形坯料的剪切端面的表面光洁度的方法，所述方法包括使所述端面从其剪切形成的横向平面的原始形状再成形为第一形状，所述第一形状与所述坯料的轴线同轴，并且所述第一形状略偏离原始平面一定距离，随着所述第一形状趋近所述坯料的轴线，所述距离增加，随后，将所述端面沿与所述第一形状远离原始剪切平面相反的方向由所述第一形状再成形为第二形状，所述第二形状略偏离横向平面一定距离，随着所述第二形状趋近坯料的轴线，所述第二形状略偏离横向平面的所述一定距离增加。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一形状和第二形状以一定角度偏离横向平面，所述角度在约3度到约10度之间。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一形状和第二形状以一定角度偏离横向平面，所述角度约为5度。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一形状成形为凹形。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一形状为浅度的圆锥面。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述坯料在形成所述第一形状时在所述坯料的端部形成有锥形。7.根据权利要求4所述的方法，其中，使用了具有中央透气孔的工具表面以将所述坯料的端面从所述凹形的形状变成凸形的形状。8.根据权利要求7所述的方法，其中，凸形的形状的所述端面被整平为相对于端面的轴线呈横向的平面。
【专利摘要】一种改善顺序成形机中的圆柱形坯料的剪切端面的表面光洁度的方法，所述方法包括使所述端面从其作为剪切的横向平面的原始形状再成形为第一形状，所述第一形状与所述坯料的轴线同轴，并且所述第一形状略偏离原始平面一定距离，在所述第一形状在趋近所述坯料的轴线的同时所述距离增加，随后，将所述端面沿与所述第一形状远离原始剪切平面相反的方向从所述第一形状再成形为第二形状，所述第二形状略偏离横向平面一定距离，在所述第二形状趋近坯料的轴线的同时，所述第二形状略偏离横向平面的所述一定距离增加。
【IPC分类】B21D3/10, B21J1/04
【公开号】CN105073296
【申请号】CN201380070339
【发明人】J·W·卡珀
【申请人】国民机械有限责任公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2013年12月17日
【公告号】EP2945759A1, US9120143, US20140196518, WO2014113169A1